采光板在建筑中的應(yīng)用研究

李雨

【摘要】對于進深較大的建筑而言，可通過應(yīng)用采光板改善室內(nèi)采光不足、能源消耗過大的問題。本文首先介紹進深較大的建筑的采光設(shè)計現(xiàn)狀，對采光板的設(shè)計原理與效果進行分析，然后仔細探討了采光板的設(shè)計優(yōu)化，旨在說明應(yīng)用采光板的建筑可以達到良好的采光效果與節(jié)能降耗的目的。

【關(guān)鍵詞】采光板 建筑 應(yīng)用

在建筑中應(yīng)用采光板可以實現(xiàn)室內(nèi)均勻照明。對于一些進深較大的建筑而言，采用采光板能夠提供亮度足夠的照明，使室內(nèi)光線充足。本文主要對建筑中的采光板應(yīng)用進行簡單的探討，旨在解決進深大的建筑采光面臨的難題。

一、進深較大建筑采光設(shè)計現(xiàn)狀

（1）高強度照明耗費大量電量。在建筑中，常見的照明方式是人工照明。人工照明的弊端是強度高，耗電量大，增加不必要的能源消耗。目前，由于照明而耗費的電量可達到整個建筑能源消耗的10%-20%，比例甚高。

（z）采光不均勻。對于進深較大的建筑而言，自然光線很不容易進入室內(nèi)，因此，人們會通過增大開窗面積提高室內(nèi)的亮度。自然采光的弊端是會使得室內(nèi)采光不均勻，因為自然光的照度在室內(nèi)會呈現(xiàn)出遞減模式，房間內(nèi)的所有地方會呈現(xiàn)出不規(guī)則的照度狀態(tài)。

二、采光板設(shè)計原理與采光效果

（一）設(shè)計原理

為了規(guī)避窗戶開口較大所帶來的一系列問題，就需要對開窗面積進行改造，利用采光板將自然光以反射的方式照射到室內(nèi)更深的地方。采光板主要將強度甚高的直射光線通過反射的方式投射到室內(nèi)的頂棚，再通過陸續(xù)的散射反射實現(xiàn)均勻采光。采光板可以保證窗口面積合理，使室內(nèi)距離窗戶較遠的地方的采光度合格。同時，利用采光板還能夠保證室內(nèi)溫度合理，使人倍感舒適，不必過多借助空調(diào)進行室溫調(diào)節(jié)。

（二）采光效果

采用Energyplus可以實現(xiàn)良好的采光效果。Energyplus是一種新型建筑性能模擬軟件，可以詳細計算每一個分區(qū)與整體建筑的負荷數(shù)值，通過構(gòu)建建筑模型科學(xué)評價建筑采光效果。

模擬模型建筑的時候，一般會選擇兩棟建筑作為研究對象，一是應(yīng)用采光板的建筑，二是沒有應(yīng)用采光板的建筑，這兩種建筑的材料和結(jié)構(gòu)保持統(tǒng)一。

在室溫恒定的狀態(tài)下，設(shè)置參考照度，將耗電量控制在二分之一之內(nèi)。應(yīng)用采光板材料是水泥和白色涂料。通過對比可知，設(shè)置采光板的建筑室內(nèi)采光十分均勻；相比之下，沒有設(shè)置采光板的建筑采光并不均勻，僅在一定范圍內(nèi)達到了照度要求。從上午到下午期間，應(yīng)用采光板的建筑利用自然光線可以完全達到照度要求，無需人工照明；普通建筑則需要持續(xù)利用人工照明的方式，對自然光線的利用率很低。

應(yīng)用采光板的建筑的耗電量顯著下降，沒有應(yīng)用采光板建筑的耗電量卻比較大。通過對比這兩種建筑的整天節(jié)約照明能耗情況來看，普通建筑幾乎不能充分充分利用自然光線進行采光；應(yīng)用采光板的建筑卻能夠充分利用自然光進行采光，不必借助人工照明實現(xiàn)充分光照。因此，應(yīng)用采光板可以大大節(jié)省電量，減少不必要的能源消耗。

應(yīng)用采光板的建筑室內(nèi)可以獲得充足的自然光線，建筑的下部分窗戶能夠起到良好的遮陽效果，這樣就可以節(jié)省空調(diào)損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。相比之下，沒有應(yīng)用采光板的建筑空調(diào)負荷較大。不過，如果沒有太陽光線照射，這兩棟建筑的空調(diào)消耗量并沒有顯著區(qū)別。

三、采光板的設(shè)計優(yōu)化

在建筑中應(yīng)用采光板時，需遵循一個原則：充分利用太陽輻射，實現(xiàn)建筑節(jié)能降耗。太陽的運動有其自身的規(guī)律，季節(jié)不同，時間不同，維度不同，太陽的位置與運動軌跡也會有所不同。在采光板設(shè)計中，要結(jié)合太陽的一系列變化實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化。

（一）幾何形狀的優(yōu)化

在進行采光板設(shè)計時，可根據(jù)其幾何形狀進行優(yōu)化。首先，針對建筑上部的開窗的高度選擇幾何結(jié)構(gòu)。第二，確定采光板的內(nèi)部與外部長度。第三，確定采光板的傾斜度。如果采光板的結(jié)構(gòu)比較簡單，就可以通過科學(xué)的計算得到最適合的幾何形狀。上述參數(shù)均可以通過科學(xué)的分析得出，再根據(jù)公式計分析建筑所在地的太陽光線變化，對入射光光線的入射角進行仔細分析，找出變化規(guī)律，選定優(yōu)化目標，實現(xiàn)對幾何形狀的優(yōu)化。

如果采光板的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，就可以通過制作模擬建筑模型和模擬自然光線的方式確定入射角度，后續(xù)操作模式與簡單結(jié)構(gòu)的采光板幾何形狀優(yōu)化一致。對于復(fù)雜的采光板而言，幾何形狀的優(yōu)化會更容易操作。

（二）材料選擇

采光板的材料關(guān)系到其是否可以充分發(fā)揮作用，因此，必須要選擇質(zhì)量符合要求的材料。首先，要確保采光板表面光滑，這樣才能更容易反射自然光線。第二，為了獲得更多的光線，實現(xiàn)均勻照度，就要選擇反射率較高的涂料，將其涂于表面。第三，為了充分利用太陽輻射，達到良好的節(jié)能效果，可將上部窗戶的材料替換成鍍膜材質(zhì)的玻璃，具有很強的光譜選擇性，這樣就能夠阻擋不必要的輻射，減少空調(diào)的負荷。

四、應(yīng)用總結(jié)

首先，應(yīng)用采光板的建筑可以確保室內(nèi)具備良好的采光效果，實現(xiàn)均勻照射。不管是簡單的結(jié)構(gòu)還是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采光板均可以實現(xiàn)對太陽光線的高效利用，使房間采光更加均勻。第二，應(yīng)用采光板可以有效降低建筑的能源消耗，使人倍感舒適。采光板可以規(guī)避開窗面積過大導(dǎo)致的空調(diào)負荷增加問題，即在較小的上部開窗狀態(tài)下，就能夠充分利用太陽光線降，低空調(diào)負荷。對采光板進行幾何形狀優(yōu)化后，可以進一步提高其節(jié)能效果。

五、結(jié)束語

綜上所述，在建筑中應(yīng)用采光板可以有效改善室內(nèi)采光現(xiàn)狀，實現(xiàn)均勻采光。在提倡節(jié)能降耗的今天，人們越發(fā)重視建筑的功能完善，應(yīng)用采光板則成為建筑發(fā)展的必然趨勢。

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